艾贝泰生物反应器+无血清培养基一体化方案助力MSC规模化扩增
2025-12-05 来源:本站 点击次数:90
前沿
政策东风已至，MSC产业迎来“合规化产业化”关键期
2025年10月10日，国务院令第818号《生物医学新技术临床研究和临床转化应用管理条例》正式公布（2026年5月1日施行），首次以行政法规形式为生物医学新技术构建覆盖“研发-临床-转化”的全链条框架。在药监局、医保局、卫健委三重政策加持下，MSC产业正式迈入“合规化、产业化”的关键阶段。
产业热度与制备瓶颈并存
在政策红利推动下，全球已有15款间充质干细胞治疗药品获批上市。其中，10款来源于骨髓，3款来源于脐带，2款来源于脂肪，1款来源于脐带血。截至2024年底，已有655个间充质干细胞药物进入临床研发阶段，这一数量远超其他类型的干细胞疗法。然而，传统2D培养的“手工作坊模式”难以满足818号条例要求：
实验流程设计
实验结果分析
1. 细胞增长趋势
实验核心成果总结与产业化应用讨论
一、实验核心成果：MSC 扩增 “量质双优”
通过艾贝泰 3D 生物反应器平台，验证 MSC 规模化培养关键性能：
二、核心优势：适配产业化全需求
政策东风已至，MSC产业迎来“合规化产业化”关键期
2025年10月10日，国务院令第818号《生物医学新技术临床研究和临床转化应用管理条例》正式公布（2026年5月1日施行），首次以行政法规形式为生物医学新技术构建覆盖“研发-临床-转化”的全链条框架。在药监局、医保局、卫健委三重政策加持下，MSC产业正式迈入“合规化、产业化”的关键阶段。
产业热度与制备瓶颈并存
在政策红利推动下，全球已有15款间充质干细胞治疗药品获批上市。其中，10款来源于骨髓，3款来源于脐带，2款来源于脂肪，1款来源于脐带血。截至2024年底，已有655个间充质干细胞药物进入临床研发阶段，这一数量远超其他类型的干细胞疗法。然而，传统2D培养的“手工作坊模式”难以满足818号条例要求：
- 需配置B+A级洁净环境与全流程追溯能力；
- 开放操作与血清使用导致污染风险高、成分不稳定；
- 单批次产量难以满足临床亿级需求。
艾贝泰技术破局：质效并举的合规路径
面对政策对“规模化、标准化、安全性”的核心要求，艾贝泰提出一体化解决方案：
3D生物反应器平台：
通过为干细胞大规模培养专门研发的封闭式自动化系统，结合3D微载体仿生环境，实现细胞扩增效率提升；
无血清培养基：
与新加坡A*Star联合开发，无异源，成分明确，符合药品级溯源要求；
全程质控设计：
集成参数监控与数据追溯功能，精准契合法规对工艺稳健性的要求。
间充质干细胞3D规模化培养方案应用案例
核心设备与试剂
- 生物反应器：Applitech AbioBundle eDual 1L （艾贝泰自主品牌）
- 培养基：Innocellular MesenPlify xSF （新加坡 A*Star 配方授权 x 艾贝泰联合开发）
- 种子细胞：脐带来源 MSC，P6，初始活率≥95，表面标志物符合 ISCT 标准：CD44⁺/CD73⁺/CD90⁺/CD105⁺≥95%，CD34⁻/CD45⁻≤2%）
- 微载体：Corning 可溶性微载体 Synthemax II包被，（Synthemax II 是一种基于玻连蛋白的合成多肽，含 RGD 基序及侧翼序列，是一种独特的无动物来源的合成表面）
- 过程监测设备：Countleader双荧光细胞计数仪（Applitech自主品牌），FLEX2多功能过程参数分析仪（Nova）
实验流程设计
实验结果分析
1. 细胞增长趋势
（1）核心数据汇总
（2）阶段特征解读
- 适应期（D0-D2-8AM）：细胞密度增长平缓，累计增幅仅 46%，主要因细胞需适应 3D 微载体环境，完成贴附与初始代谢调整，此阶段搅拌转速控制在 50rpm以内，且D0-D1采用间歇性搅拌，可避免剪切力损伤未完全贴附的细胞；
- 对数生长期（D2-8PM-D4-8PM）：细胞进入高速增殖期，48 小时内密度从 4.17×10⁵提升至 1.50×10⁶，累计增幅 259.2%，核心原因是：① 无血清培养基提供稳定营养；② 3D 微载体提供充足贴附空间；③ 反应器精准控制 DO与 PH，匹配细胞高代谢需求；
- 平台前期（D5）：增长速率降至 10%，培养基中 Gluc 耗尽，代谢废物 Lac 积累至峰值，但此时微载体上的生长空间已满，应及时进行细胞收获或传代到更大体积的反应器中。
- 结合图中 D0-D5 的显微图像，细胞生长状态与密度趋势高度一致。
2. 细胞表型验证（流式检测结果）
培养第四天，取上罐细胞进行流式检测，结果显示扩增后的 MSC 表型未发生偏离，表面标志物符合 ISCT 标准：CD73⁺/CD90⁺/CD105⁺≥95%，CD14⁻/CD34⁻/CD45⁻≤2%，证明3D 培养体系不会改变 MSC 的核心生物学特性，满足临床级细胞的质量要求。
3. 代谢指标变化与细胞生长的关联性分析
（1）代谢指标核心数据
（2）关键关联结论
- Gluc（葡萄糖）：与细胞密度负相关（R²=0.82），适应期消耗慢（D0→D2-8AM 降至 0.13g/L），对数期消耗加快（D5 降至 0g/L），可将 Gluc＜0.2g/L 作为补料触发信号。
- Lac（乳酸）：呈 “先升后稳再升” 趋势：D2-8AM 达 0.94g/L（适应期积累），半换液 + 灌流后降至 0.64g/L（有氧代谢增强），D4 后回升至 1.04g/L（局部缺氧），仍低于 MSC 耐受阈值。
- NH4+（氨离子）：始终在 1.88-2.68mmol/L（低于毒性阈值），D2-8AM 达峰后回落，“半换液 + 灌流” 策略可有效清除代谢废物，稳定生长微环境。
4. 细胞倍增数计算（量产效率的核心指标）
-
采用公式：倍增数（n）= log₂（终末细胞密度 / 初始细胞密度），分阶段计算如下：
结论：
- 总培养周期内，MSC 累计倍增 4.05 次，平均每天倍增 0.81 次，高于传统 2D 培养（0.5-0.6 次 / 天）；
- D2-8AM→D2-8PM（12 小时）为最高效率区间，单位时间倍增效率达 0.126，即 12 小时内完成 1.51 次倍增，此阶段反应器参数可作为规模化生产的最优控制参数，以进一步优化得到更为理想的倍增效率。
实验核心成果总结与产业化应用讨论
一、实验核心成果：MSC 扩增 “量质双优”
通过艾贝泰 3D 生物反应器平台，验证 MSC 规模化培养关键性能：
- 高效增殖：5 天总增幅 16.5 倍，终末密度 1.65×10⁶ cells/mL；按 5L 反应器体积计算，单批次可收获 8.25×10⁹个细胞，满足约 138 名 60kg 患者单次治疗需求（按 6×10⁷ cells / 人计算），远超传统 2D 培养；
- 优质质控：MSC 活率≥95%，代谢指标（Lac≤1.04g/L、NH4⁺≤2.68mmol/L）合规，表面标志物符合 ISCT 标准（CD73⁺/CD90⁺/CD105⁺≥95%，CD14⁻/CD34⁻/CD45⁻≤2%）。
二、核心优势：适配产业化全需求
- 强合规性：全封闭管路设计避免开放式操作污染风险，无血清培养基消除异源成分风险，设备自带审计追踪功能可实现全流程数据追溯，完全符合 818 条例及药监局 “先进治疗药品” 生产标准。
- 灵活扩展：艾贝泰平台支持从 250mL（小试）到5L（中试）到 >1000L（商业化量产）反应器无缝切换，满足企业 “研发 - 中试 - 量产” 全阶段需求。
- 全链条产品线配套：配备自主品牌双荧光细胞计数仪（可精准实时检测细胞密度、活率，支持工艺过程中细胞生长状态的动态质控，避免人工计数误差）、多功能过程参数分析仪（同步监测 Gluc/Lac/NH4⁺等代谢指标及环境参数，为工艺优化提供多维度数据支撑）；同时配套自研无血清培养基（与反应器、微载体高度适配，保障细胞增殖效率与批次稳定性）、无动物源可溶性微载体（规避异源成分风险，且裂解收获过程对细胞活性损伤＜1%），形成 “设备 – 试剂/耗材 - 检测” 一体化支持体系，为细胞产品的工艺开发效率提升与全流程质量管控提供了完整、适配的解决方案。
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